Ртуть описание химического элемента. Применение ртути в современной промышленности. Свойства и характеристики ртути. Атомная и молекулярная масса ртути

04.04.2020

«Осиное гнездо» на Невском пятачке 20 дивизия нквд на невском пятачке

Как рассказать детям о Боге: советы священников, как поступать родителям Православная библия для детей

Ртуть - элемент побочной подгруппы второй группы, шестого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 80. Обозначается символом Hg (лат. Hydrargyrum ).

Ртуть - один из двух химических элементов (и единственный металл), простые вещества которых при нормальных условиях находятся в жидком агрегатном состоянии (второй элемент - бром). В природе находится как в самородном виде, так и образует ряд минералов.

История открытия ртути

Ртуть (англ. Mercury, франц. Mercure, нем. Quecksilber) входит в число семи металлов древности. Она была известна по крайней мере за 1500 лет до н.э., уже тогда ее умели получать из киновари. Ртуть употребляли в Египте, Индии, Месопотамии и Китае; она считалась важнейшим исходным веществом в операциях священного тайного искусства по изготовлению препаратов, продлевающих жизнь и именуемых пилюлями бессмертия. В IV - Ш вв. до н.э. о ртути как о жидком серебре (от греч. вода и серебро) упоминают Аристотель и Теофраст. Позднее Диоскорид описал получение ртути из киновари путем нагревания последней с углем. Ртуть считали основой металлов, близкой к золоту и поэтому называли меркурием (Mercurius), по имени ближайшей к солнцу (золоту) планеты Меркурий. С другой стороны, полагая, что ртуть представляет собой некое состояние серебра, древние люди именовали ее жидким серебром (откуда произошло лат. Hydrargirum). Подвижность ртути вызвала к жизни другое название - живое серебро (лат. Argentum vivum); немецкое слово Quecksilber происходит от нижнесаксонского Quick (живой) и Silber (серебро). Интересно, что болгарское обозначение ртути - живак - и азербайджанское - дживя - заимствованы, вероятно, от славян.

Распространённость ртути в природе

Природные источники, такие как вулканы, составляют примерно половину всех выбросов атмосферной ртути. За оставшуюся половину ответственна деятельность человека. В ней основную долю составляют выбросы в результате сгорания угля главным образом в тепловых электростанциях - 65 %, добыча золота - 11 %, выплавка цветных металлов - 6.8 %, производство цемента - 6.4 %, утилизация мусора - 3 %, производство соды - 3 %, чугуна и стали - 1.4 %, ртути (в основном для батареек) - 1.1 %, остальное - 2 %.

Ртуть относительно редкий элемент в Земной коре со средней концентрацией 83 мг/т. Однако в виду того, что ртуть слабо связывается химически с наиболее распространёнными в земной коре элементами, ртутные руды могут быть очень концентрированными по сравнению с обычными породами.

Наиболее богатые ртутью руды содержат до 2.5 % ртути. Основная форма нахождения ртути в природе – рассеянная и только 0,02% её заключено в месторождениях. Содержание ртути в различных типах изверженных пород близки между собой (около 100 мг/т). Из осадочных пород максимальные концентрации ртути установлены в глинистых сланцах (до 200 мг/т). В водах Мирового океана содержание ртути 1 мкг/л. Важнейшей геохимической особенностью ртути является то, что среди других халькофильных элементов она обладает самым высоким потенциалом ионизации. Это определяет такие свойства ртути, как способность восстанавливаться до атомарной формы (самородной ртути), значительную химическую стойкость к кислороду и кислотам.

Есть свидетельства существования природного скопления ртути в виде маленького ртутного озера.

Ртуть присутствует в большинстве сульфидных минералов. Особенно высокие её содержания (до тысячных и сотых долей процента) устанавливаются в блёклых рудах, антимонитах, сфалеритах и реальгарах. Близость ионных радиусов двухвалентной ртути и кальция, одновалентной ртути и бария определяет их изоморфизм во флюоритах и баритах. В киновари и метациннабарите сера иногда замещается селеном или теллуром; содержание селена часто составляет сотые и десятые доли процента. Известны крайне редкие селениды ртути – тиманит (HgSe) и онофрит (смесь тиманита и сфалерита).

Ртуть является одним из наиболее чувствительных индикаторов скрытого оруденения не только ртутных, но и различных сульфидных месторождений, поэтому ореолы ртути обычно выявляются над всеми скрытыми сульфидными залежами и вдоль дорудных разрывных нарушений. Эта особенность, а также незначительное содержание ртути в породах, объясняются высокой упругостью паров ртути, возрастающей с увеличением температуры и определяющей высокую миграцию этого элемента в газовой фазе.

В поверхностных условиях киноварь и металлическая ртуть растворимы в воде даже при отсутствии сильных окислителей, но при их наличии (, озон, перекись водорода) растворимость этих минералов достигает десятков мг/л. Особенно хорошо растворяется ртуть в сульфидах едких щелочей с образованием, например, комплекса HgS nNa 2 S. Ртуть легко сорбируется глинами, гидроокислами железа и марганца, глинистыми сланцами и углями.

В природе известно около 20 минералов ртути, но главное промышленное значение имеет киноварь HgS (86,2% Hg). В редких случаях предметом добычи является самородная ртуть, метациннабарит HgS и блёклая руда – шватцит (до 17% Hg). На единственном месторождении Гуитцуко (Мексика) главным рудным минералом является ливингстонит HgSb 4 S 7 . В зоне окисления ртутных месторождений образуются вторичные минералы ртути. К ним относятся прежде всего самородная ртуть, реже метациннабарит, отличающиеся от таких же первичных минералов большей чистотой состава. Относительно распространена каломель Hg 2 Cl 2 . На месторождении Терлингуа (Техас) распространены и другие гипергенные галоидные соединения – терлингуаит Hg 2 ClO, эглестонит Hg 4 Cl.

Физические свойства ртути

Это единственный металл, жидкий при комнатной температуре. Обладает свойствами диамагнетика. Образует со многими металлами жидкие сплавы - амальгамы.

Ртуть в 13,6 раза тяжелее воды.

У него довольно большой коэффициент температурного расширения – всего в полтора раза меньше, чем у воды, и на порядок, а то и два больше, чем у обычных металлов.

Химические свойства ртути

Ртуть - малоактивный металл (см. ряд напряжений).

При нагревании до 300 °C ртуть вступает в реакцию с кислородом: 2Hg + O 2 → 2HgO Образуется оксид ртути(II) красного цвета. Эта реакция обратима: при нагревании выше 340 °C оксид разлагается до простых веществ. Реакция разложения оксида ртути исторически является одним из первых способов получения кислорода.

При нагревании ртути с серой образуется сульфид ртути(II).

Ртуть не растворяется в растворах кислот, не обладающих окислительными свойствами, но растворяется в царской водке и азотной кислоте, образуя соли двухвалентной ртути. При растворении избытка ртути в азотной кислоте на холоде образуется нитрат Hg 2 (NO 3) 2 .

Из элементов IIБ группы именно у ртути появляется возможность разрушения очень устойчивой 6d 10 - электронной оболочки, что приводит к возможности существования соединений ртути (+4). Так, кроме малорастворимого Hg 2 F 2 и разлагающегося водой HgF 2 существует и HgF 4 , получаемый при взаимодействии атомов ртути и смеси неона и фтора при температуре 4К .

Применение ртути

Ртуть применяется в изготовлении термометров, парами ртути наполняются ртутно-кварцевые и люминесцентные лампы. В них ртуть применяется как в чистом виде, так и в виде смесей с газами (в основном, с аргоном), для увеличения светоотдачи. Ртутные лампы используются в качестве источников интенсивного УФ излучения. Ртутные контакты служат датчиками положения. Кроме того, металлическая ртуть применяется для получения целого ряда важнейших сплавов.

Ранее различные амальгамы металлов, особенно амальгамы золота и серебра, широко использовались в ювелирном деле, в производстве зеркал и зубных пломб. В технике ртуть широко применялась для барометров и манометров. Соединения ртути использовались как антисептик (сулема), слабительное (каломель), в шляпном производстве и т.д., но в связи с её высокой токсичностью к концу XX века были практически вытеснены из этих сфер (замена амальгамирования на напыление и электроосаждение металлов, полимерные пломбы в стоматологии).

Также, ртуть широко применяется в производстве термометров. Температура плавления ртути - –38 градусов, кипения - +356.58. Но существуют способы расширить эти границы и производить термометры, работающие как при более низких, так и при более высоких температурах. Для понижения температуры плавления, в ртуть добавляют таллий.

Металлическая ртуть служит катодом для электролитического получения ряда активных металлов, хлора и щелочей, в некоторых химических источниках тока (например, ртутно-цинковых - тип РЦ), в эталонных источниках напряжения (Вестона элемент). Ртутно-цинковый элемент (эдс 1,35 Вольт) обладает очень высокой энергией по объёму и массе (130 Вт/час/кг, 550 Вт/час/дм).

Ртутью иногда легируют другие металлы. Небольшие добавки элемента увеличивают твердость сплава свинца со щелочноземельными металлами. Даже при паянии бывает подчас нужна ртуть: припой из 93% свинца, 3% олова и 4% ртути – лучший материал для пайки оцинкованных труб.

Ртуть используется для переработки вторичного алюминия и добычи золота (см. амальгамная металлургия).

Одна из главных деталей взрывателя для зенитного снаряда – это пористое кольцо из железа или никеля. Поры заполнены ртутью. Выстрел – снаряд двинулся, он приобретает все большую скорость, все быстрее вращается вокруг своей оси, и тяжелая ртуть выступает из пор. Она замыкает электрическую цепь – взрыв.

Ртуть используется в качестве балласта в подводных лодках и регулирования крена и дифферента некоторых аппаратов. Перспективно использование ртути в сплавах с цезием в качестве высокоэффективного рабочего тела в ионных двигателях.

Раньше ртутными красками покрывали днища кораблей, чтобы они не обрастали ракушками. Иначе корабль снижает скорость, расходуется больше топлива. Самая известная из красок такого типа делается на основе кислой ртутной соли мышьяковистой кислоты HgHAsO 4 . Правда, в последнее время для этой цели применяют и синтетические красители, в составе которых ртути нет.

Ртуть-203 (T 1/2 = 53 сек) используется в радиофармакологии. Медицина использует также фосфорнокислые соли ртути, ее сульфат, иодид и другие. В наше время большинство неорганических соединений ртути постепенно вытесняются из медицины ртутными же органическими соединениями, неспособными к легкой ионизации и поэтому не столь токсичными и меньше раздражающими ткани.

Также используются и соли ртути:

Иодид ртути используется как полупроводниковый детектор радиоактивного излучения.
Фульминат ртути («Гремучая ртуть») издавна применяется в качестве инициирующего ВВ (Детонаторы).
Бромид ртути применяется при термохимическом разложении воды на водород и кислород (атомно-водородная энергетика).

Некоторые соединения ртути применяются как лекарства (например, мертиолят для консервации вакцин), но в основном из-за токсичности ртуть была вытеснена из медицины (сулема, оксицианид ртути - антисептики, каломель - слабительное и др.) в середине-конце XX века.

Применение соединений ртути

Амальгамы из ртути

Еще одно замечательное свойство ртути: способность растворять другие металлы, образуя твердые или жидкие растворы – амальгамы. Некоторые из них, например амальгамы серебра и кадмия, химически инертны и тверды при температуре человеческого тела, но легко размягчаются при нагревании. Из них делают зубные пломбы.

Амальгаму таллия, затвердевающую только при –60°C, применяют в специальных конструкциях низкотемпературных термометров.

Старинные зеркала были покрыты не тонким слоем серебра, как это делается сейчас, а амальгамой, в состав которой входило 70% олова и 30% ртути, В прошлом амальгамация была важнейшим технологическим процессом при извлечении золота из руд. В XX столетии она не выдержала конкуренции и уступила более совершенному процессу – цианированию.

Некоторые металлы, в частности железо, кобальт, никель, практически не поддаются амальгамации. Это позволяет транспортировать жидкий металл в емкостях из простой стали. (Особо чистую ртуть перевозят в таре из стекла, керамики или пластмассы.) Кроме железа и его аналогов, не амальгамируются тантал, кремний, рений, вольфрам, ванадий, бериллий, титан, марганец и молибден, то есть почти все металлы, применяемые для легирования стали. Это значит, что и легированной стали ртуть нестрашна.

Зато натрий, например, амальгамируется очень легко. Амальгама натрия легко разлагается водой. Эти два обстоятельства сыграли и продолжают играть очень важную роль в хлорной промышленности.

При выработке хлора и едкого натра методом электролиза поваренной соли используют катоды из металлической ртути. Для получения тонны едкого натра нужно от 125 до 400 г элемента №80. Сегодня хлорная промышленность – один из самых массовых потребителей металлической ртути.

Киноварь – красная ртуть

Киноварь HgS. Благодаря ей человек познакомился с ртутью много веков назад. Способствовали этому и ее ярко-красный цвет, и простота получения ртути из киновари. Кристаллы киновари иногда бывают покрыты тонкой свинцово-серой пленкой. Это – метациннабарит, о нем ниже. Достаточно, однако, провести по пленке ножом, и появится ярко-красная черта.

В природе сернистая ртуть встречается в трех модификациях, отличающихся кристаллической структурой. Помимо общеизвестной киновари с плотностью 8,18, существуют еще и черный метациннабарит с плотностью 7,7 и так называемая бета-киноварь (ее плотность 7,2). Русские мастера, приготовляя в старину из киноварной руды красную краску, особое внимание обращали на удаление из руды «искр» и «звездочек». Они не знали, что это аллотропические изменения той же самой сернистой ртути; при нагревании без доступа воздуха до 386°C эти модификации превращаются в «настоящую» киноварь.

Некоторые соединения ртути меняют окраску при изменении температуры. Таковы красная окись ртути HgO и медно-ртутный иодид HgI 2 · 2CuI.

Токсичность ртути

Пары ртути, а также металлическая ртуть очень ядовиты, могут вызвать тяжёлое отравление. Ртуть и её соединения (сулема, каломель, цианид ртути) поражают нервную систему, печень, почки, желудочно-кишечный тракт, при вдыхании - дыхательные пути (а проникновение ртути в организм чаще происходит именно при вдыхании её паров, не имеющих запаха). По классу опасности ртуть относится к первому классу (чрезвычайно опасное химическое вещество). Опасный загрязнитель окружающей среды, особенно опасны выбросы в воду, поскольку в результате деятельности населяющих дно микроорганизмов происходит образование растворимой в воде и токсичной метилртути.

В ряде стран каломель используется в качестве слабительного. Токсическое действие каломели проявляется особенно тогда, когда после приема её внутрь не наступает слабительное действие и организм долгое время не освобождается от этого препарата.

Хлорид ртути (II), который называется сулема, является очень токсичным. Токсичность нитрата ртути (II) примерно такая же, как и токсичность сулемы.

Предельно допустимые уровни загрязнённости металлической ртутью и её парами:

ПДК в населенных пунктах (среднесуточная) - 0,0003 мг/м³
ПДК в жилых помещениях (среднесуточная) - 0,0003 мг/м³
ПДК воздуха в рабочей зоне (макс. разовая) - 0,01 мг/м³
ПДК воздуха в рабочей зоне (среднесменная) - 0,005 мг/м³
ПДК сточных вод (для неорганических соединений в пересчёте на двухвалентную ртуть) - 0,005 мг/мл
ПДК водных объектов хозяйственно-питьевого и культурного водопользования, в воде водоемов - 0,0005 мг/л
ПДК рыбохозяйственных водоемов - 0,00001 мг/л
ПДК морских водоемов - 0,0001 мг/л
ПДК в почве - 2,1 мг/кг

Мировое производство ртути

Месторождения ртути известны более чем в 40 странах мира. Мировые ресурсы ртути оцениваются в 715 тыс т количественно учтенные запасы - в 324 тыс. т., из которых 26% сосредоточено в Испании, по 13% в Киргизии и России, 8% - в Украине, примерно по 5-6,5% - в Словакии, Словении, Китае, Алжире, Марокко, Турции. Обеспеченность запасами ртути максимального уровня ее потребления, достигнутого в 1990-е годы, составляет для мира около 80 лет. С начала 1970-х гг. из-за экологических факторов конъюнктура рынка ртути стала заметно ухудшаться. Если в начале 1970-х гг. мировое производство первичной ртути (добыча на рудниках и плавка) оценивалось на уровне 10000 т в год, то к концу 1980-х гг. оно уменьшилось более чем в два раза. Это сопровождалось снижением цен на ртуть: с 11 -12 тыс. долларов США за 1 т в 1980-1982 гг. до 4-5 тыс. долларов в 1994-1996 гг.

Мировое производство ртути в 2009 году составило уже 3049 т, а

выявленные ресурсы ртути оцениваются в 675 тыс. т (главным образом в

Испании, Италии, Югославии, Киргизии, на Украине и в России).

Крупнейшие производители ртути – Испания (1497 т), Китай (550 т), Алжир

(290 т), Мексика (280 т), Кыргызстан(270т) и др.

История производства ртути в России

Первые сведения об организации ртутного производства в России относятся к 1725 г., согласно которым купец Петр Анисимов завел ртутную фабрику, причем источники сырья он держал в секрете. Добыча ртутной руды (киновари) в России началась в 1759 г. на Ильдиканском месторождении в Забайкалье и в незначительных объемах продолжалась (периодически) до 1853 г. В конце XIX – начале ХХ вв. киноварь в небольших количествах добывалась из аллювиальных россыпей в Амурской области. Примерно в это же время осуществлялась отработка отдельных участков ртутных месторождений Бирксуйского рудного поля (Южная Фергана) и месторождения Хпек (Южный Дагестан). В 1879 г. было открыто Никитовское ртутное месторождение (Донбасс), эксплуатация которого (одновременно с выплавкой металла) началась в 1887 г. В 1887-1908 гг. годовое производство ртути на Никитовском руднике варьировалось в пределах 47,3-615,9 т). Расчеты, основанные на данных, показывают, что с 1887 по 1917 г. здесь было получено 6762 т металлической ртути, существенная часть которой шла на экспорт (с 1889 г. по 1907 г. за границу было вывезено более 5145 т ртути). В начале ХХ в. Россия также импортировала киноварь и ртуть . Например, в 1913 г. в страну было ввезено 56 т киновари и 168 т ртути, в 1914 г. – 41 т киновари и 129 т ртути. В 1900-1908 гг. потребление ртути в России колебалось в пределах 49-118 т/год. В это время ртуть применялась в медицине и фармацевтике, при изготовлении зеркал и красок, при производстве термометров, барометров, манометров и других приборов, использовалась для натирания подушек электрических машин, извлечения золота и серебра амальгамным способом, золочения меди и бронзы, очистки войлока, в золотошвейном деле и лабораторной практике.

РТУТЬ – химический элемент II группы периодической системы элементов, атомный номер 80, относительная атомная масса 200,6.

Это единственный жидкий при комнатной температуре металл, замерзает лишь при сильном морозе. Это было обнаружено лишь в 18 в. – в 1736 в Иркутске при сильном морозе «замерзание» термометра наблюдал французский астроном и географ Ж.-Н.Делиль. (Он был приглашен в Петербург на место директора астрономической обсерватории при основании Российской Академии наук в 1725 и прожил в России до 1747. В Сибирь же он ездил для наблюдения прохождения Меркурия перед диском Солнца и для определения географического положения некоторых пунктов.) Искусственно же заморозить ртуть с помощью охлаждающей смеси (из льда и концентрированной азотной кислоты) удалось лишь в 1759 другому петербургскому академику И.А.Брауну (его пригласили в Российскую академию в 1746).

Ртуть – один из семи металлов, известных с древнейших времен. Несмотря на то, что ртуть относится к рассеянным элементам и в природе ее очень мало (7·10 –6 % в земной коре, примерно столько же, сколько и серебра), она встречается в свободном состоянии в виде вкраплений в горные породы. Кроме того, ее очень легко выделить из основного минерала – сульфида (киновари), при обжиге которого идет реакция HgS + O 2 ® Hg + SO 2 . Пары ртути легко конденсируются в блестящую, как серебро, жидкость. Ее плотность настолько велика (13,6 г/см 3), что ведро со ртутью обычный человек даже не оторвет от пола.

Необычные свойства жидкого металла удивляли еще древних. Греческий врач Диоскорид, живший в I веке н.э., дал ей название hydrargyros (от «хюдор» – вода и «аргирос» – серебро); отсюда и латинское название hydrargirum. Близкое по значению название – Quecksilber (т.е. «подвижное серебро») сохранилось в немецком языке (интересно, что quecksilberig по-немецки означает «непоседливый»). Аналогичным было и старинное английское название ртути – quicksilver («быстрое серебро»). По-болгарски ртуть – живак: действительно, шарики ртути блестят, как серебро и очень быстро «бегают» – как живые. Современное английское (mercury) и французское (mercure) названия ртути произошли от имени латинского бога торговли Меркурия. Меркурий был также вестником богов, и его обычно изображали с крылышками на сандалиях или на шлеме. Вероятно, по понятиям древних, бог Меркурий бегал так же быстро, как переливается ртуть. Ртути соответствовала планета Меркурий, которая быстрее всех передвигается по небосводу.

О ртути знали древние индийцы, китайцы, египтяне. Ртуть и ее соединения использовались в медицине (в том числе и для лечения... заворота кишок), из киновари делали красные краски. Но были и довольно необычные «применения». Так, в середине 10 в. мавританский король Абд ар-Рахман III построил дворец близ Кордовы в Испании, во внутреннем дворике которого был фонтан с непрерывно льющейся струей ртути (до сих пор испанские месторождения ртути – самые богатые в мире, по ее добыче Испания занимает ведущее положение). Еще оригинальнее был другой король, имя которого история не сохранила: он спал на матрасе, который плавал в бассейне из... ртути! В то время о сильной ядовитости ртути и ее соединений, видимо, не подозревали. Причем ртутью травились не только короли, но и многие ученые, в числе которых был Исаак Ньютон (одно время он очень интересовался алхимией), да и в наши дни небрежное обращение со ртутью нередко приводит к печальным последствиям.

Сейчас ядовитость ртути общеизвестна. Из всех ее соединений особенно опасны легкорастворимые соли, например, хлорид HgCl 2 (сулема – раньше ее широко использовали как антисептик); смертельная доза сулемы при попадании в желудок составляет от 0,2 до 0,5 г. Опасна и металлическая ртуть, особенно при регулярном ее поступлении в организм. Но это – малоактивный металл, с желудочным соком не реагирует и выводится из желудка и кишечника почти полностью. В чем же ее опасность? Оказывается, ртуть легко испаряется, а ее пары, попадая в легкие, полностью задерживаются там и вызывают впоследствии отравление организма, хотя и не такое быстрое, как соли ртути. При этом происходят специфические биохимические реакции, окисляющие ртуть. Ионы ртути прежде всего реагируют с SH-группами белковых молекул, среди которых – важнейшие для организма ферменты. Ионы Hg 2+ реагируют также с белковыми группами –СООН и NH 2 с образованием прочных комплексов – металлопротеидов. А циркулирующие в крови нейтральные атомы ртути, попавшие туда из легких, также образуют соединения с белковыми молекулами. Нарушение нормальной работы белков-ферментов приводит к глубоким нарушениям в организме, и прежде всего – в центральной нервной системе, а также в почках.

Другой возможный источник отравления – органические производные ртути. Эти чрезвычайно ядовитые производные образуются в результате так называемого биологического метилирования. Оно происходит под действием микроорганизмов, например, плесени и характерно не только для ртути, но и для мышьяка, селена, теллура. Ртуть и ее неорганические соединения, которые широко используются на многих производствах, со сточными водами попадают на дно водоемов. Обитающие там микроорганизмы превращают их в диметилртуть (CH 3) 2 Hg, которая относится к числу наиболее ядовитых веществ. Диметилртуть далее легко переходит в водорастворимый катион HgCH 3 + . Оба вещества поглощаются водными организмами и попадают в пищевую цепочку; сначала они накапливаются в растениях и мельчайших организмах, затем – в рыбах. Метилированная ртуть очень медленно выводится из организма – месяцами у людей и годами у рыб. Поэтому концентрация ртути вдоль биологической цепочки непрерывно увеличивается, так что в рыбах-хищниках, которые питаются другими рыбами, ртути может оказаться в тысячи раз больше, чем в воде, из которой она выловлена. Именно этим объясняется так называемая «болезнь Минамата» – по названию приморского города в Японии, в котором за несколько лет от отравления ртутью умерло 50 человек и многие родившиеся дети имели врожденные уродства. Опасность оказалась так велика, что в некоторых водоемах пришлось приостановить лов рыбы – настолько она оказалась «нашпигованной» ртутью. Страдают от поедания отравленной рыбы не только люди, но и рыбы, тюлени.

Для ртутного отравления характерны головная боль, покраснение и набухание десен, появление на них характерной темной каймы сульфида ртути, набухание лимфатических и слюнных желез, расстройства пищеварения. При легком отравлении через 2–3 недели нарушенные функции восстанавливаются по мере выведения ртути из организма (эту работу выполняют в основном почки, железы толстых кишок и слюнные железы).

Если поступление ртути в организм происходит малыми дозами, но в течение длительного времени, наступает хроническое отравление. Для него характерны прежде всего повышенная утомляемость, слабость, сонливость, апатия, головные боли и головокружения. Как видно, эти симптомы очень легко спутать с проявлением других заболеваний или даже с недостатком витаминов. Поэтому распознать такое отравление непросто. Из других проявлений ртутного отравления следует отметить психические расстройства. Раньше их называли «болезнью шляпников», так как для размягчения шерсти, из которой изготовляли фетровые шляпы, использовали нитрат ртути Hg(NO 3) 2 . Это расстройство описано в книге Льюиса Кэррола Алиса в стране чудес на примере одного из персонажей – Сумасшедшего Шляпника.

Опасность хронического отравления ртутью возможна во всех помещениях, в которых металлическая ртуть находится в соприкосновении с воздухом, даже если концентрация ее паров очень мала (предельно допустимой в рабочем помещении считается концентрация паров 0,01 мг/м 3 , а в атмосферном воздухе – в 30 раз меньше). Даже профессиональные химики бывают удивлены, узнав с какой скоростью испаряется ртуть и сколько ее может накопиться в воздухе. При комнатной температуре давление паров над ртутью равно 0,0012 мм ртутного столба – в миллион раз меньше атмосферного. Но и такое малое давление означает, что в каждом кубическом сантиметре воздуха содержится 30 триллионов атомов ртути или 13,4 мг/м 3 , т.е. в 1300 раз больше, чем предельно допустимая концентрация! А так как силы притяжения между атомами ртути малы (именно поэтому этот металл жидкий), испаряется ртуть довольно быстро. Отсутствие цвета и запаха у паров ртути приводит к тому, что многие недооценивают опасность. Чтобы сделать этот факт очевидным, провели такой опыт. В чашечку налили немного ртути, так что образовалась лужица диаметром около 2 см. Эту лужицу присыпали специальным порошком. Если такой порошок осветить невидимыми ультрафиолетовыми лучами, он начинает ярко светиться. Если под порошком находится ртуть, на ярком фоне видны темные движущиеся «облачка». Особенно отчетливо это явление наблюдается, когда в комнате имеется небольшое движение воздуха. Объясняется опыт просто: ртуть в чашечке непрерывно испаряется, и ее пары свободно проходят сквозь тонкий слой флуоресцирующего порошка. Пары ртути обладают способностью сильно поглощать ультрафиолетовое излучение. Поэтому в тех местах, где над чашечкой поднимались невидимые «ртутные струйки», ультрафиолетовые лучи задерживались в воздухе и не доходили до порошка. В этих местах и были видны темные пятна.

В последующем этот опыт усовершенствовали так, что его могли наблюдать сразу много зрителей в большой аудитории. Ртуть на этот раз находилась в обычной склянке без пробки, откуда ее пары свободно выходили наружу. За склянкой поставили экран, покрытый таким же порошком, а перед ней – ультрафиолетовую лампу. При включении лампы экран начал ярко светиться, и на светлом фоне отчетливо были видны движущиеся тени. Это означало, что в этих местах ультрафиолетовые лучи задержались выходящими из склянки парами ртути и не смогли достичь экрана.

Если открытую поверхность ртути покрыть водой, скорость ее испарения очень сильно снижается. Происходит это потому, что ртуть очень плохо растворяется в воде: в отсутствие воздуха в одном литре воды может раствориться только 0,06 мг ртути. Соответственно очень сильно должна уменьшиться и концентрация паров ртути в воздухе помещений при условии их вентиляции. Это было проверено на заводе по переработке ртути. В одном из опытов 100 кг ртути налили в два одинаковых лотка, один из них залили слоем воды толщиной около 2 см и оставили на ночь. На утро замерили концентрацию паров ртути в 10 см над каждым лотком. Там, где ртуть залили водой, ее было в воздухе 0,05 мг/м 3 – чуть больше чем в остальном помещении (0,03 мг/м 3). А над свободной поверхностью ртути прибор зашкалил...

Но если ртуть настолько ядовита, почему ее десятилетиями использовали зубные врачи для изготовления пломб? Специальный ртутный сплав (амальгаму) изготовляли непосредственно перед тем, как поставить пломбу, добавляя ртуть к сплаву, содержащему 70% серебра, 26% олова и немного меди и цинка, после чего смесь тщательно растирали. В готовой пломбе после отжима излишка жидкой ртути ее оставалось примерно 40%. После затвердевания пломба состояла из трех различных кристаллических фаз, состав которых приблизительно соответствует формулам Ag 2 Hg 3 , Ag 3 Sn и Sn x Hg, где х принимает значения от 7 до 9. Эти интерметаллические соединения при температуре человеческого тела твердые, нелетучие и совершенно безопасные.

А вот лампы дневного света представляют определенную опасность: каждая из них содержит до 0,2 г жидкой ртути, которая, если трубку разбить, начнет испаряться и загрязнять воздух.

Возбужденные атомы ртути излучают свет с длинами волн в основном 254, 303, 313 и 365 нм (УФ-область), 405 нм (фиолетовые лучи), 436 нм (синие), 546 нм (зеленые) и 579 нм (желтые). Спектр излучения светящихся паров ртути зависит от давления в колбе. Когда оно малó, ртутная лампа остается холодной, горит бледно-синим светом, почти все ее излучение сосредоточено в невидимой линии 254 нм. Так светят бактерицидные лампы. Если повысить давление паров, линия 254 нм практически исчезнет (это излучение будут поглощать пары самой ртути), а интенсивность других линий заметно возрастет, сами линии расширятся, а между ними появится ощутимый «фон», который становится преобладающим в ксеноновых лампах сверхвысокого давления (примерно 3 атм), которые заполнены парами ртути и ксеноном. Одна такая лампа мощностью 10 кВт может осветить, например, большую привокзальную площадь.

Ртутные лампы среднего и высокого давления (10–100 кПа или 0,1–1 атм) часто называют «кварцевыми», потому что их корпус изготовлен из тугоплавкого кварцевого стекла, пропускающего УФ-лучи. Их применяют для физиотерапии и искусственного загара. Излучение ртутных ламп сильно отличается от солнечного. Когда в центре Москвы появились первые ртутные лампы, их свет был очень неестественным – зеленовато-синеватым. Он сильно искажал цвета: губы прохожих казались черными. Чтобы приблизить излучение паров ртути к естественному свету, ртутные лампы низкого давления изготовляют в виде трубок, на внутренние стенки которых нанесен специальный люминофор (см . ЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ. СВЕЧЕНИЕ ВЕЩЕСТВ).

Дома ртуть может оказаться в мелодичном дверном звонке, в лампах дневного света, в медицинском термометре или тонометре старого типа. Пролитую в помещении ртуть надо собирать самым тщательным образом. Особенно много паров образуется в том случае, если ртуть рассыпалась на множество мельчайших капелек, которые забились в различные щели, например, между плитками паркета. Поэтому все эти капельки необходимо собрать. Лучше всего это сделать с помощью оловянной фольги, к которой ртуть легко прилипает, или же промытой азотной кислотой медной проволочкой. А те места, где ртуть еще могла бы задержаться, заливают 20%-ным раствором хлорного железа. Хорошая профилактическая мера против отравления парами ртути – тщательно и регулярно, в течение многих недель или даже месяцев, проветривать помещение, где была пролита ртуть.

Ртуть обладает многими интересными особенностями, которые раньше использовали для эффектных лекционных опытов. Например, она хорошо растворяется в расплавленном белом фосфоре (он плавится при 44° С), а при охлаждении этого необычного раствора ртуть выделяется в неизменном состоянии. Еще одна красивая демонстрация была связана с тем, что при охлаждении ртуть затвердевает, а ее твердые кусочки при соприкосновении слипаются так же легко, как и жидкие ее капли. Если же охладить ртуть очень сильно, например, жидким азотом, до температуры – 196° С, вставив в нее предварительно палочку, то после замерзания ртути получался своеобразный молоток, которым лектор легко забивал гвоздь в доску. Конечно, всегда оставался риск, что от такого «молотка» отколются маленькие кусочки, которые потом доставят массу неприятностей. Другой опыт был связан с «лишением» ртути ее способности с легкостью разбиваться на мельчайшие блестящие шарики. Для этого ртуть подвергали действию очень малых количеств озона. При этом ртуть теряла свою подвижность и налипала тонкой пленкой на содержащий ее сосуд. Сейчас, когда ядовитость ртути хорошо изучена, такие опыты не проводят.

А вот избавиться от ртути в термометрах пока не удается. Во-первых, она позволяет проводить измерения в большом температурном интервале: замерзает при –38,9° С, кипит при 356,7° С, а путем повышения давления над ртутью верхний предел легко поднять еще на сотни градусов. Во-вторых, чистая ртуть (а очистить ее сравнительно легко) не смачивает стекло, поэтому отсчеты температуры получаются более точными. В-третьих, и это очень важно, с повышением температуры ртуть расширяется более равномерно, чем другие жидкости. Наконец, у ртути малая удельная теплоемкость – нагреть ее почти в 30 раз легче, чем воду. Так что ртутный термометр, помимо прочих достоинств, обладает и малой инерционностью.

Высокая плотность ртути позволяет в обычном медицинском термометре «держать температуру» после ее измерения. Для этого используется принцип разрывания столбика ртути в тонкой перетяжке капилляра между резервуаром и шкалой. В отличие от обычных термометров, при измерении температуры тела ртуть поступает в капилляр не равномерно, а скачками, «выстреливая» периодически мельчайшими капельками через сужение в капилляре (это хорошо видно через сильную лупу). Заставляет ее это делать повышение давления в резервуаре при подъеме температуры – иначе ртуть через перетяжку не пройдет. Когда резервуар начинает охлаждаться, столбик ртути разрывается и часть ее остается в капилляре – ровно столько, сколько ее там было у больного под мышкой (или в другом месте, как это принято в разных странах). Резко встряхивая термометр после измерения температуры, мы сообщаем тяжелому столбику ртути ускорение, в десятки раз превышающее ускорение свободного падения. Развиваемое при этом давление «загоняет» ртуть обратно в резервуар.

Несмотря на ядовитость, полностью избавиться от применения ртути и ее соединений пока не удается, и во всем мире ежегодно добывают тысячи тонн этого металла. Ртуть находит очень широкое применение во многих производствах. Металлическую ртуть используют в электрических контактах – переключателях; для заполнения вакуумных насосов, выпрямителей, барометров, термометров, в производстве хлора и едкого натра (ртутные катоды); при изготовлении сухих элементов (в них содержится оксид ртути, либо амальгама цинка и кадмия).

Для многих целей используется электрический разряд в парах ртути (ртутные лампы).

Илья Леенсон

В эллинистическом Египте и у греков употреблялось название скифская вода, что позволяет думать о вывозе ртути в какой-то период времени из Скифии. В арабский период развития химии возникла ртутно-серная теория состава металлов, согласно которой ртуть почиталась матерью металлов, а сера (сульфур) их отцом. Сохранилось множество тайных арабских названий ртути, что свидетельствует о ее значении в алхимических тайных операциях. Усилия арабских, а позднее и западноевропейских алхимиков сводились к так называемой фиксации ртути, т. е. к превращению ее в твердое вещество. По мнению алхимиков, получающееся при этом чистое серебро (философское) легко превращалось в золото. Легендарный Василий Валентин (XVI в.) основал теорию трех начал алхимиков (Tria principia) - ртути, серы и соли; эту теорию развил затем Парацельс. В подавляющем большинстве алхимических трактатов, излагающих способы трансмутации металлов, ртуть стоит на первом месте либо как исходный металл для любых операций, либо как основа философского камня (философская ртуть). Из тайных алхимических (частью арабского происхождения) или мистических названий ртути приведем названия азот (Azoth, или Azoq), Zaibac, Zeida, Zaibar (Saibar), Ventus albus, Argentum vivum и др. Алхимики различали множество видов ртути и сопровождали ее общее название Mercurius различными эпитетами (меркурий металлов, минералов, меркурий сирой, слабый и т. д.). Происхождение русского и славянских названий металла (чешск. rtut", rdut", словенск. ortut", польск. rtec, trtec) неясно. В древнерусской литературе это слово встречается уже в ХП в. Филологи полагают, что оно связано с тюркским utarid, означающим планету Меркурий. В пользу этого предположения говорит алхимическое название Tarith - по Руланду: "то же что и Ruscias" (русская?). А. М. Васильев считает, что связь с тюркским корнем свидетельствует о влиянии на наших предков древнехалдейских воззрений, сопоставлявших металлы с планетами. В свое время автор этих строк указывал на возможность чисто славянского словообразования названия ртуть от руду, рудру или руда, обозначающих красный цвет, кровь, красную краску и вообще красное. Это сопоставление основывается на красной окраске киновари - соединения, из которого получали ртуть. Известно, что киноварь с древних времен добывалась в некоторых районах современного Донбасса. Вопрос этот требует дополнительных исследований.

Ртуть – один из редких элементов Земной коры, выглядит как блестящий серебристо-белый тяжёлый металл. В обычных условиях он остаётся жидким и необычайно подвижным. Твёрдым металлом ртуть может стать при -39° С. При комнатной температуре легко испаряется, не имея запаха и вкуса, чем представляет угрозу отравления. В быту источником отравления может служить разбитый градусник.

Чистый металл ртути получают из минеральной руды, называемой киноварь, которую разогревают до высоких температур, ртуть выпаривается и конденсируется.

Где находит применение ртуть

Уникальные свойства сделали ртуть в современных отраслях промышленности важным элементом. Нет такой отрасли, где бы не использовался этот необычный металл:

Ртуть – вещество, при утечке которого человек должен действовать молниеносно. При правильном устранении последствий появляется возможность оперативно оградить себя от вредных паров ртути. А вовремя оказанная помощь способна спасти жизнь человеку.

В сравнении с лампами накаливания современные энергосберегающие лампы обладают очевидными достоинствами. Но из-за особенностей конструкции пользоваться ими нужно осторожно и принять меры, если разбилась энергосберегающая лампочка.

Сегодня хорошо известно какое негативное воздействие на здоровье оказывает ртуть, поэтому важно уметь правильно утилизовать разбившийся ртутный градусник

В целях экономии энергетических ресурсов, все чаще применяются лампы дневного света, но в конструкции этих световых приборов используется ртуть, опасный металл, который должен подлежать обязательной утилизации

Как ртуть действует в приборах

Электрический аккумулятор

Содержит диоксисульфатно-ртутный элемент. Который является химическим источником тока. Электролитом выступает водный раствор сульфата цинка, анодом – цинк, катодом – смесь графита с окисью ртути и сульфатом ртути.

Типы таких аккумуляторов используются в мобильных телефонах, ноутбуках, цифровых фотоаппаратах.

Устройство, позволяющее проводить электрохимический анализ веществ и химических процессов. В исследуемый раствор погружают один поляризующийся капельно-ртутный электрод, другой – неполяризующийся электрод с большой поверхностью, покрытой слоем ртути. Затем на электроды поступает возрастающее напряжению. Величина тока, проходимого через раствор, измеряется гальванометром. На основании полученных замеров строят полярограмму.

Методом полярографии проводят исследования состава вредных веществ в промышленных выбросах, определяют степень насыщенности крови кислородом, диагностируют такие заболевания как злокачественные опухоли, лучевую болезнь полярограммой сыворотки крови.

Люминесцентные и кварцевые лампы

Конструкция состоит из герметической колбы (стеклянной либо кварцевой), наполненной смесью газов и паров ртути, и прикреплённых с двух сторон электродов. Через контакты подаётся электрический разряд и в колбе возникают невидимые ультрафиолетовые лучи, для трансформации которых в видимый свет поверхность колбы изнутри покрыта слоем люминофора. Различный состав покрытия можно получить разнообразную цветовую гамму. Ультрафиолетовое излучение имеет бактерицидное действие, медицина использует это свойство в профилактических и противоэпидемиологических целях.

Барометр

Внутри прибора размещена запаянная с одной стороны колба с ртутью, реагирующая на малейшие перепады атмосферного давления. В зависимости от происходящих изменений столбик ртути, поднимаясь или опускаясь по шкале барометра, показывает предполагаемую погоду.

Используется для измерения кровяного давления человека.

По принципу сообщающихся сосудов ртуть, находящаяся в стеклянной трубке, поднимается в результате подачи сдавленного с помощью резиновой груши воздуха.

По шкале трубки производится отсчёт давления.

Отличается высокой точностью по сравнению с новоявленными приборами на , но промышленностью уже не выпускается.

Термометры

Основаны на свойстве ртути менять свой объём под воздействием температуры. Состоит из стеклянного резервуара, наполненного ртутью, и шкалы, цена деления которой имеет широкий диапазон в зависимости от назначения термометра (от -39°С до +357°С).

Ртутный диффузионный насос

Входит в сборку вакуумных установок и с его помощью достигается глубокий вакуум. Служит для откачки газа или пара из рабочей камеры насоса. Процесс происходит в результате периодического изменения давления внутри камеры посредством нагрева и последующего охлаждения ртути. Газ стремится в область с пониженным давлением, создавая вакуум.

Ртуть опасна для здоровья

Восьмидесятый элемент таблицы Менделеева признан глобальным загрязнителем окружающей среды. По нанесению вреда жизни и здоровью людей он относится к первому классу опасности. Поставщиками ртути в атмосферу являются предприятия и заводы , использующие её в своём производстве.

При попадании ртути в воздух, водоёмы и почву происходят процессы образования органических соединений, отличающихся высокой токсичностью.

Накопление в организме ртути и ртутных соединений приводит к поражению кожных покровов, дыхательных путей, внутренних органов, нервной и кроветворной систем.

Из природного компонента ртуть превратилась в угрозу для здоровья человека.

Между селом Карагаш и городом Слободзея, сообщил в пятницу местный телеканал со ссылкой на министерство госбезопасности (МГБ) непризнанной республики.

(Hg) - химический элемент II группы периодической системы Менделеева, атомный номер 80, атомная масса 200,59; серебристо-белый тяжелый металл, жидкий при комнатной температуре.

Ртуть - один из семи металлов , известных с древнейших времен. Несмотря на то, что ртуть относится к рассеянным элементам и в природе ее очень мало (примерно столько же, сколько и серебра), она встречается в свободном состоянии в виде вкраплений в горные породы.

Кроме того, ее очень легко выделить при обжиге из основного минерала - сульфида (киновари). Пары ртути легко конденсируются в блестящую, как серебро, жидкость. Ее плотность настолько велика (13,6 г/куб. см), что ведро с ртутью обычный человек даже не оторвет от пола.

Ртуть широко применяется при изготовлении научных приборов (барометры, термометры, манометры, вакуумные насосы, нормальные элементы, полярографы, капиллярные электрометры и др.), в ртутных лампах, переключателях, выпрямителях; как жидкий катод в производстве едких щелочей и хлора электролизом, в качестве катализатора при синтезе уксусной кислоты, в металлургии для амальгамации золота и серебра, при изготовлении взрывчатых веществ; в медицине (каломель, сулема, ртутьорганические и другие соединения), в качестве пигмента (киноварь), в сельском хозяйстве в качестве протравителя семян и гербицида, а также как компонент краски морских судов (для борьбы с обрастанием их организмами).

В домашних условиях ртуть может оказаться в дверном звонке, лампах дневного света, медицинском термометре.

Металлическая ртуть высокотоксична для любых форм жизни. Основную опасность представляют пары ртути, выделение которых с открытых поверхностей возрастает при повышении температуры воздуха. При вдыхании ртуть попадает в кровь. В организме ртуть циркулирует в крови, соединяясь с белками; частично откладывается в печени, в почках, селезёнке, ткани мозга и др.

Токсическое действие связано с блокированием сульфгидрильных групп тканевых белков, нарушением деятельности головного мозга (в первую очередь, гипоталамуса). Из организма ртуть выводится через почки, кишечник, потовые железы и др.

Острые отравления ртутью и ее парами встречаются редко. При хронических отравлениях наблюдаются эмоциональная неустойчивость, раздражительность, снижение работоспособности, нарушение сна, дрожание пальцев рук, снижение обоняния, головные боли. Характерный признак отравления - появление по краю десен каймы сине-черного цвета; поражение десен (разрыхленность, кровоточивость) может привести к гингивиту и стоматиту.

При отравлениях органическими соединениями ртути (диэтилмеркурфосфатом, диэтил-ртутью, этилмеркурхлоридом) преобладают признаки одновременного поражения центральной нервной (энцефало-полиневрит) и сердечно-сосудистой систем, желудка, печени, почек.

Основная мера предосторожности при работе с ртутью и ее соединениями - исключение попадания ртути в организм через дыхательные пути или поверхность кожи.

Пролитую в помещении ртуть надо собирать самым тщательным образом. Особенно много паров образуется в том случае, если ртуть рассыпалась на множество мельчайших капелек, которые забились в различные щели, например, между плитками паркета. Все эти капельки необходимо собрать.

Лучше всего это сделать с помощью оловянной фольги, к которой ртуть легко прилипает, или же промытой азотной кислотой медной проволочкой. А те места, где ртуть еще могла бы задержаться, заливают 20%-ным раствором хлорного железа. Хорошая профилактическая мера против отравления парами ртути - тщательно и регулярно, в течение многих недель или даже месяцев, проветривать помещение, где была пролита ртуть.

Экологические последствия заражения парами ртути проявляются, прежде всего, в водной среде - подавляется жизнедеятельность одноклеточных морских водорослей и рыб, нарушается фотосинтез, ассимилируются нитраты, фосфаты, соединения аммония и т. д. Пары ртути фитотоксичны, ускоряют старение растений.